- 热空气密度比冷空气低：根据理想气体状态方程(PV = nRT)（P)是压强，(V)是体积，(n)是物质的量，(R)是普适气体常量，(T)是热力学温度），在体积和压强一定的情况下，气体的温度越高，其密度越小，热气球通过燃烧器加热球体内的空气，使球内空气温度升高，从而密度降低。
- 产生浮力：当球内热空气密度小于球外冷空气密度时，根据阿基米德原理(F{浮}=ρ{液}gV{排})（(F{浮})是浮力，(ρ{液})是液体密度，(g)是重力加速度，(V{排})是排开液体的体积），热气球受到向上的浮力大于自身重力。
- 实现飞行：当浮力大于热气球及其搭载物的总重力时，热气球就会腾空而起，实现飞行，飞行过程中，驾驶员可以通过控制燃烧器的加热程度来调节球内空气的温度，从而控制热气球的上升或下降。
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